Il existe deux liaisons chimiques différentes dans l'eau. Les liaisons covalentes entre les atomes d'oxygène et d'hydrogène résultent d'un partage des électrons. C'est ce qui maintient les molécules d'eau ensemble. La liaison hydrogène est la liaison chimique entre les molécules d'eau qui retient la masse de molécules ensemble. Une goutte d'eau qui tombe est un groupe de molécules d'eau maintenues ensemble par les liaisons hydrogène entre les molécules.
Liaison d'hydrogène dans l'eau liquide
Les liaisons hydrogène sont relativement faibles, mais il y en a tellement parmi eux, présents dans l'eau, ils déterminent ses propriétés chimiques dans une large mesure. Ces liaisons sont principalement les attractions électriques entre les atomes d'hydrogène chargés positivement et les atomes d'oxygène chargés négativement. Dans l'eau liquide, les molécules d'eau ont suffisamment d'énergie pour les faire vibrer et se déplacer continuellement. Les liaisons hydrogène ne cessent de se former et de se rompre pour se reformer. Si une casserole d'eau est chauffée sur un poêle, les molécules d'eau se déplacent plus vite car elles absorbent plus d'énergie thermique. Plus le liquide est chaud, plus les molécules bougent. Lorsque les molécules absorbent suffisamment d'énergie, celles qui se trouvent à la surface se libèrent dans la phase gazeuse de la vapeur. Il n'y a pas de liaison hydrogène dans la vapeur d'eau. Les molécules énergisées flottent de manière indépendante, mais lorsqu'elles se refroidissent, elles perdent de l'énergie. Lors de la condensation, les molécules d'eau sont attirées l'une vers l'autre, et des liaisons hydrogène se forment à nouveau dans la phase liquide.
Liaison d'hydrogène dans la glace
La glace est une structure bien définie la phase liquide. Chaque molécule est entourée de quatre molécules d'eau qui forment des liaisons hydrogène. Comme les molécules d'eau polaires forment des cristaux de glace, elles doivent s'orienter dans un réseau comme un treillis tridimensionnel. Il y a moins d'énergie et donc moins de liberté pour vibrer ou se déplacer. Une fois qu'ils se sont arrangés de manière à ce que leurs charges attractives et répulsives soient équilibrées, les liaisons hydrogène s'installent de cette manière jusqu'à ce que la glace absorbe la chaleur et fond. Les molécules d'eau dans la glace ne sont pas aussi compactes qu'elles le sont dans l'eau liquide. Comme ils sont moins denses dans cette phase solide, la glace flotte dans l'eau. Dans les molécules d'eau, l'atome d'oxygène attire les électrons chargés négativement plus fortement que l'hydrogène. Cela donne à l'eau une distribution asymétrique de charge de sorte qu'elle est une molécule polaire. Les molécules d'eau ont des extrémités chargées positivement et négativement. Cette polarité permet à l'eau de dissoudre de nombreuses substances qui ont également une polarité ou une distribution inégale de charge. Lorsqu'un composé ionique ou polaire est exposé à l'eau, les molécules d'eau l'entourent. Parce que les molécules d'eau sont petites, beaucoup d'entre elles peuvent entourer une molécule du soluté et former des liaisons hydrogène. En raison de l'attraction, les molécules d'eau peuvent séparer les molécules du soluté de sorte que le soluté se dissout dans l'eau. L'eau est le «solvant universel» parce qu'elle dissout plus de substances que tout autre liquide. C'est une propriété biologique très importante.
Propriétés physiques de l'eau
Le réseau de liaisons hydrogène de l'eau lui confère une forte cohésion et une tension de surface. Ceci est évident si l'eau est déposée sur du papier ciré. Les gouttelettes d'eau formeront des perles puisque la cire est non soluble. Cette attraction créée par la liaison hydrogène maintient l'eau dans une phase liquide sur une large gamme de températures. L'énergie nécessaire pour rompre les liaisons hydrogène fait que l'eau a une forte chaleur de vaporisation, de sorte qu'il faut une grande quantité d'énergie pour convertir l'eau liquide en sa phase gazeuse, la vapeur d'eau. Pour cette raison, l'évaporation de la sueur - qui est utilisée comme système de refroidissement par de nombreux mammifères - est efficace parce qu'une grande quantité de chaleur doit être libérée du corps d'un animal pour rompre les liaisons hydrogène entre les molécules d'eau. h2> Liaison hydrogène dans les biosystèmes
L'eau est une molécule polyvalente. Il peut se lier à l'hydrogène à lui-même et aussi à toutes les autres molécules qui ont des radicaux OH ou NH2 attachés à eux. Ceci est important dans de nombreuses réactions biochimiques. Ses propriétés ont rendu les conditions favorables à la vie sur cette planète. Une grande quantité de chaleur est nécessaire pour élever la température de l'eau d'un degré. Cela permet aux océans de stocker d'énormes quantités de chaleur et de modérer le climat de la Terre. L'eau se dilate lorsqu'elle gèle, ce qui a facilité l'érosion et l'érosion des structures géologiques. Le fait que la glace soit moins dense que l'eau liquide permet à la glace de flotter sur les étangs. Le plus haut niveau d'eau peut geler et protéger de nombreuses formes de vie, qui peuvent survivre à l'hiver plus profondément dans l'eau.
